CN107047249B - 铁皮石斛灌溉*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了铁皮石斛灌溉***，包括依次连接的检测单元、一阶超前单元、控制单元、以及喷头电磁阀；检测单元包括第一检测端和第二检测端，第一检测端的电容式湿度传感器和第二检测端的电容式湿度传感器分别插在两个区域的土壤内，用于检测两个区域的土壤湿度；一阶超前单元用于对两个区域的土壤湿度值进行超前运算；控制单元用于根据两个区域的土壤湿度值的超前运算结果，控制喷头电磁阀打开或者关闭，以改变两个区域的土壤湿度。
Description
技术领域
本发明涉及一种灌溉***，更具体的说是涉及一种铁皮石斛灌溉***。
背景技术
在农作物灌溉领域中，受水资源短缺的限制，节水灌溉显得越来越重要。在现有的节水灌溉***中，为了实现自动节水灌溉，大都采用土壤湿度传感器来实时检测土壤湿度，然后监控终端根据检测到的土壤湿度来确定灌溉策略，并以此向阀门控制器发送控制指令。之后，阀门控制器根据该控制指令控制电磁阀门，以按照所述灌溉策略进行灌溉。
目前，铁皮石斛灌溉***普遍采用PLC和喷头对土壤进行灌溉。另外，作为反馈，还对土壤湿度值进行检测，从而来控制喷头的供给量。但是，对于土壤湿度值检测的结果以及喷头的控制，存在一定的时间差，从而导致喷头供给的精度问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铁皮石斛灌溉***，通过对对土壤湿度值进行超前运算，消除土壤湿度值检测的结果以及喷头的控制之间的时间差，从而提高喷头供给的精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
铁皮石斛灌溉***，包括依次连接的检测单元、一阶超前单元、控制单元、以及喷头电磁阀；
所述检测单元包括第一检测端和第二检测端，其中第一检测端和第二检测端均包括一电容式湿度传感器和一NE555芯片；所述第一检测端的电容式湿度传感器和所述第二检测端的电容式湿度传感器分别插在两个区域的土壤内，用于检测两个区域的土壤湿度；
所述一阶超前单元用于对两个区域的土壤湿度值进行超前运算；
所述控制单元用于根据两个区域的土壤湿度值的超前运算结果，控制喷头电磁阀打开或者关闭，以改变两个区域的土壤湿度；
其中，所述一阶超前单元和所述控制单元集成于金属罩内，所述金属罩包括位置相对的正极板和负极板；并且，所述正极板和所述负极板之间形成的电场方向与信号在所述一阶超前单元和所述控制单元中的传递方向相同。
作为一种可实施的方式，在所述第一检测端中，所述电容式湿度传感器的输出端连接所述NE555芯片的输入端，所述NE555芯片的输入端还连接电阻，使所述电阻和所述电容式湿度传感器构成一震荡单元，用于检测一个区域的土壤湿度。
作为一种可实施的方式，在所述第二检测端中，所述电容式湿度传感器的输出端连接所述NE555芯片的输入端，所述NE555芯片的输入端还连接电阻，使所述电阻和所述电容式湿度传感器构成一震荡单元，用于检测另一个区域的土壤湿度。
作为一种可实施的方式，所述控制单元包括CD4047芯片，所述CD4047芯片的第一输入端和第二输入端之间还连接彼此之间串联的第三电阻和第四电阻；
所述控制单元还包括并行的第一开关、第二开关、第三开关、以及第四开关；所述CD4047芯片的第一输入端还分别连接所述第二开关和所述第三开关的控制端；所述CD4047芯片的第二输入端还分别连接所述第一开关和所述第四开关的控制端；所述第二开关还连接所述第三电阻和第四电阻的公共接点，所述第三开关还连接所述可调电阻的调节端；
所述控制单元还包括比较器，所述第二开关和所述第四开关均连接所述比较器的正相端；所述第一开关和所述第三开关均连接所述比较器的反相端，所述比较器的输出端连接所述喷头电磁阀。
作为一种可实施的方式，所述CD4047芯片的Cx端连接第一电容，所述CD4047芯片的Rx端连接第五电阻，所述第一电容的另一端和所述第五电阻的另一端均连接所述CD4047芯片的R-C端。
作为一种可实施的方式，所述控制单元包括CD4047芯片，还包括并行的第一开关、第二开关、第三开关、以及第四开关；
所述CD4047芯片的第一输入端还分别连接所述第二开关和所述第三开关的控制端；所述CD4047芯片的第二输入端还分别连接所述第一开关和所述第四开关的控制端；
所述第一开关和所述第二开关均连接所述CD4047芯片的第一输入端，所述第三开关和所述第四开关均连接所述CD4047芯片的第二输入端；
所述控制单元还包括比较器，所述第二开关和所述第四开关均连接所述比较器的正相端；所述第一开关和所述第三开关均连接所述比较器的反相端，所述比较器的输出端连接所述喷头电磁阀。
作为一种可实施的方式，所述CD4047芯片的Cx端连接第一电容，所述CD4047芯片的Rx端连接第五电阻，所述第一电容的另一端和所述第五电阻的另一端均连接所述CD4047芯片的R-C端。
本发明相比于现有技术的有益效果在于：
本发明提供了一种铁皮石斛灌溉***，通过对对土壤湿度值进行超前运算，消除土壤湿度值检测的结果以及喷头的控制之间的时间差，从而提高喷头供给的精度。因为，超前算法可以提高相应的速度。此外，还通过正极板和负极板形成的电场来增强一阶超前单元和控制单元的响应速度。
附图说明
图1为铁皮石斛灌溉***的框图；
图2为图1中一阶超前单元和控制单元的框图；
图3为第一检测端的原理图；
图4为第二检测端的原理图；
图5为铁皮石斛灌溉***的一原理图；
图6为铁皮石斛灌溉***的另一原理图。
图中：1、金属罩；11、正极板；12、负极板；100、检测单元；101、第一检测端；102、第二检测端；200、一阶超前单元；300、控制单元；400、喷头电磁阀。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
参照图1，本发明提供了铁皮石斛灌溉***，包括依次连接的检测单元100、一阶超前单元200、控制单元300、以及喷头电磁阀400；其中，检测单元100包括第一检测端101和第二检测端102；其中第一检测端101和第二检测端102均包括一电容式湿度传感器和一NE555芯片；图3和图4分别示出了第一检测端101和第二检测端102的原理图。第一检测端101的电容式湿度传感器和第二检测端102的电容式湿度传感器分别插在两个区域的土壤内，用于检测两个区域的土壤湿度。这里，之所以采用电容式湿度传感器，是因为土壤内是一个湿度相对较大的环境，采用其他形式的传感器无法产时间在高湿度的环境下作检测用。相应的，由NE555芯片构成的单稳态电路，具有一定的稳定性，也不容易受到环境的影响，所以将电容式湿度传感器和NE555芯片结合在这一特定的场合使用，可以确保检测的稳定性。一阶超前单元200用于对两个区域的土壤湿度值进行超前运算；控制单元300用于根据两个区域的土壤湿度值的超前运算结果，控制喷头电磁阀400打开或者关闭，以改变两个区域的土壤湿度。这里，引入了一阶超前单元200，可以对两个区域的土壤湿度值进行超前运算；相当于是，可以通过一阶超前算法获得下一时段的土壤湿度值。而且，这里之所以取两个区域，是因为喷头电磁阀400灌溉的起始位置和终止位置的土壤湿度值存在一定差别。取两个具有代表性的进行检测，可以提高检测的准确性。
参照图2，一阶超前单元200和控制单元300集成于金属罩1内，金属罩1包括负极板12和正极板11；并且，负极板12和正极板11之间形成的电场方向与信号在一阶超前单元200和控制单元300中的传递方向相同。这里的技术方案可以是，将一阶超前单元200和控制单元300集成于单片机或者集成于DSP内，然后在单片机或者DSP的外侧设置金属罩1。通过采取上述技术方案，设置在一阶超前单元200和控制单元300外的金属罩1，可以对信号进行屏蔽，防止外界的信号干扰单片机；除此之外，通过正极板11和负极板12形成的电场来增强一阶超前单元200和控制单元300的响应速度，进一步加快对土壤湿度的调整速度。
基于上述的铁皮石斛灌溉***，以下提供两种实施方式。
参照图5，作为一种可以实施的方式，控制单元300包括CD4047芯片，CD4047芯片的第一输入端和第二输入端之间还连接彼此之间串联的第三电阻和第四电阻；控制单元300还包括并行的第一开关、第二开关、第三开关、以及第四开关；CD4047芯片的第一输入端还分别连接第二开关和第三开关的控制端；CD4047芯片的第二输入端还分别连接第一开关和第四开关的控制端；第二开关还连接第三电阻和第四电阻的公共接点，第三开关还连接可调电阻的调节端；控制单元300还包括比较器，第二开关和第四开关均连接比较器的正相端；第一开关和第三开关均连接比较器的反相端，比较器的输出端连接喷头电磁阀400。CD4047芯片的Cx端连接第一电容，CD4047芯片的Rx端连接第五电阻，第一电容的另一端和第五电阻的另一端均连接CD4047芯片的R-C端。
基于这一实施方式，在第二检测端102侧连接第一电阻和第二电阻，将它与第一检测端101区分出来；加大第一检测端101和第二检测端102接收到信号的差值，与此同时，作为对比，设置了第三电阻和第四电阻，有助于分别CD4047芯片的两个输出端的信号，使后置的比较器容易跟随动作，提高响应速度。尤其还将第一电阻的调节端连接至第三开关和第四开关，可以控制第三开关和第四开关的精度。
参照图6，作为一种可以实施的方式，控制单元300包括CD4047芯片，CD4047芯片的第一输入端和第二输入端之间还连接彼此之间串联的第三电阻和第四电阻；CD4047芯片的第一输入端还分别连接第二开关和第三开关的控制端；CD4047芯片的第二输入端还分别连接第一开关和第四开关的控制端；第一开关和第二开关均连接CD4047芯片的第一输入端，第三开关和第四开关均连接CD4047芯片的第二输入端；控制单元300还包括比较器，第二开关和第四开关均连接比较器的正相端；第一开关和第三开关均连接比较器的反相端，比较器的输出端连接喷头电磁阀400。CD4047芯片的Cx端连接第一电容，CD4047芯片的Rx端连接第五电阻，第一电容的另一端和第五电阻的另一端均连接CD4047芯片的R-C端。CD4047芯片的AST端和CD4047芯片的T端连接并且接地。
基于这一实施方式，在第二检测端102侧连接第一电阻和第二电阻，将它与第一检测端101区分出来；加大第一检测端101和第二检测端102接收到信号的差值，中间省去了第三电阻和第四电阻，使后置的比较器容易跟随动作，提高响应速度。尤其还将第一电阻的调节端连接至第三开关和第四开关，可以控制第三开关和第四开关的精度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.铁皮石斛灌溉***，包括依次连接的检测单元(100)、一阶超前单元(200)、控制单元(300)、以及喷头电磁阀(400)；
所述检测单元(100)包括第一检测端(101)和第二检测端(102)，其中第一检测端(101)和第二检测端(102)均包括一电容式湿度传感器和一NE555芯片；所述第一检测端(101)的电容式湿度传感器和所述第二检测端(102)的电容式湿度传感器分别插在两个区域的土壤内，用于检测两个区域的土壤湿度；
所述一阶超前单元(200)用于对两个区域的土壤湿度值进行超前运算；
所述控制单元(300)用于根据两个区域的土壤湿度值的超前运算结果，控制喷头电磁阀(400)打开或者关闭，以改变两个区域的土壤湿度；
其中，所述一阶超前单元(200)和所述控制单元(300)集成于金属罩(1)内，所述金属罩(1)包括位置相对的正极板(11)和负极板(12)；并且，所述正极板(11)和所述负极板(12)之间形成的电场方向与信号在所述一阶超前单元(200)和所述控制单元(300)中的传递方向相同。
2.根据权利要求1所述的铁皮石斛灌溉***，其特征在于，在所述第一检测端(101)中，所述电容式湿度传感器的输出端连接所述NE555芯片的输入端，所述NE555芯片的输入端还连接电阻，使所述电阻和所述电容式湿度传感器构成一震荡单元，用于检测一个区域的土壤湿度。
3.根据权利要求1所述的铁皮石斛灌溉***，其特征在于，在所述第二检测端(102)中，所述电容式湿度传感器的输出端连接所述NE555芯片的输入端，所述NE555芯片的输入端还连接电阻，使所述电阻和所述电容式湿度传感器构成一震荡单元，用于检测另一个区域的土壤湿度。
4.根据权利要求1所述的铁皮石斛灌溉***，其特征在于，所述控制单元(300)包括CD4047芯片，所述CD4047芯片的第一输入端和第二输入端之间还连接彼此之间串联的第三电阻和第四电阻；
所述控制单元(300)还包括并行的第一开关、第二开关、第三开关、以及第四开关；所述CD4047芯片的第一输入端还分别连接所述第二开关和所述第三开关的控制端；所述CD4047芯片的第二输入端还分别连接所述第一开关和所述第四开关的控制端；所述第二开关还连接所述第三电阻和第四电阻的公共接点，所述第三开关还连接可调电阻的调节端；
所述控制单元(300)还包括比较器，所述第二开关和所述第四开关均连接所述比较器的正相端；所述第一开关和所述第三开关均连接所述比较器的反相端，所述比较器的输出端连接所述喷头电磁阀(400)。
5.根据权利要求4所述的铁皮石斛灌溉***，其特征在于，所述CD4047芯片的Cx端连接第一电容，所述CD4047芯片的Rx端连接第五电阻，所述第一电容的另一端和所述第五电阻的另一端均连接所述CD4047芯片的R-C端。
6.根据权利要求1所述的铁皮石斛灌溉***，其特征在于，所述控制单元(300)包括CD4047芯片，还包括并行的第一开关、第二开关、第三开关、以及第四开关；
所述CD4047芯片的第一输入端还分别连接所述第二开关和所述第三开关的控制端；所述CD4047芯片的第二输入端还分别连接所述第一开关和所述第四开关的控制端；
所述第一开关和所述第二开关均连接所述CD4047芯片的第一输入端，所述第三开关和所述第四开关均连接所述CD4047芯片的第二输入端；
所述控制单元(300)还包括比较器，所述第二开关和所述第四开关均连接所述比较器的正相端；所述第一开关和所述第三开关均连接所述比较器的反相端，所述比较器的输出端连接所述喷头电磁阀(400)。
7.根据权利要求6所述的铁皮石斛灌溉***，其特征在于，所述CD4047芯片的Cx端连接第一电容，所述CD4047芯片的Rx端连接第五电阻，所述第一电容的另一端和所述第五电阻的另一端均连接所述CD4047芯片的R-C端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20221116 Address after: 311800 No. 188, Tangfeng Natural Village, Wangdianfan Village, Diankou Town, Zhuji City, Shaoxing City, Zhejiang Province Patentee after: ZHEJIANG GOLD PIPE INDUSTRY Co.,Ltd. Address before: 311800 No. 77 Puyang Road, Jiyang Street, Shaoxing City, Zhejiang Province Patentee before: JIYANG COLLEGE OF ZHEJIANG A&F University |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Dendrobium candidum irrigation system Effective date of registration: 20221121 Granted publication date: 20191108 Pledgee: Zhuji Branch of Industrial and Commercial Bank of China Ltd. Pledgor: ZHEJIANG GOLD PIPE INDUSTRY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980022571 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Granted publication date: 20191108 Pledgee: Zhuji Branch of Industrial and Commercial Bank of China Ltd. Pledgor: ZHEJIANG GOLD PIPE INDUSTRY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980022571 |